接觸碰撞仿真的案例
對接機構(gòu)隔框鎖的接觸碰撞動力學(xué)研究及仿真
為了給空間對接飛行器提供地面試驗的參考依據(jù),驗證隔框鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性和對接過程的可行性,本文針對隔框鎖實例,在其運動平面內(nèi)以均勻B樣條曲線擬合鎖鉤外輪廓,并建立起接觸碰撞動力學(xué)微分方程和仿真模型。分析了剛體碰撞的過程、剛性接觸的單邊約束條件和考慮變形接觸的法向力計算方法。文章還提出了基于幾何引擎的接觸點的實時判別算法,并給出了對接完成后鎖鉤的接觸力、動能及動量的仿真曲線圖。計算過程穩(wěn)定、所得結(jié)果合理,具有重要的參考價值
對接機構(gòu)隔框鎖的接觸碰撞動力學(xué)研究及仿真.pdf
展開 Workbench lS-DYNA船舶碰撞仿真案例，詳解視頻及原模型 ￥69
涉及船舶結(jié)構(gòu)的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結(jié)果處理等各個方面。設(shè)置方法程詳細，結(jié)果結(jié)果合理。
1. 概述
LS-DYNA 是ANSYS Workbench中一款顯式動力學(xué)分析的模塊，廣泛應(yīng)用于碰撞、沖擊、爆炸等非線性瞬態(tài)問題。其核心優(yōu)勢在于處理大變形、材料失效和復(fù)雜接觸問題。以下將結(jié)合輪船/防撞梁碰撞案例，說明 LS-DYNA 的關(guān)鍵操作流程。本文檔詳細介紹了輪船碰撞仿真的主要技術(shù)點，包括幾何處理、材料定義、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置、邊界條件、計算設(shè)置和結(jié)果分析等內(nèi)容。通過本指導(dǎo)，用戶可以掌握輪船碰撞仿真的核心步驟和注意事項。
2. 幾何處理
2.1 幾何簡化
使用三維實體單元會導(dǎo)致計算量顯著增加，尤其是在沖擊和震動分析中。所以需要將三維幾何模型簡化為殼模型（Shell Model），以減少計算量。可以使用SpaceClaim、DesignModeler (DM) 或其他三維CAD軟件進行幾何處理，然后將處理好的幾何模型調(diào)入LS-DYNA模塊。
在沖擊和震動分析中，使用三維實體單元（如六面體或四面體單元）會顯著增加計算資源消耗。這是因為實體單元需要在三個維度上劃分網(wǎng)格，每個單元需計算位移、應(yīng)力和應(yīng)變等多個自由度，導(dǎo)致單元數(shù)量龐大且求解時間成倍增長。為解決這一問題，通常將三維幾何模型簡化為殼模型（Shell Model）。殼單元僅需在二維平面上劃分網(wǎng)格，并通過定義厚度參數(shù)還原結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，既能大幅減少單元數(shù)量（通常可縮減至實體模型的10%~30%），又能有效保留結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪性能。幾何簡化可通過專業(yè)前處理軟件（如ANSYS SpaceClaim或DesignModeler）完成，也可用其他三維CAD軟件處理。通過合理簡化模型，可在保證結(jié)果可靠性的前提下，顯著提升碰撞仿真的計算效率。
展開 穿透；沙漏；沖擊；接觸；碰撞－－－內(nèi)容轉(zhuǎn)載
很多初學(xué)LS-DYNA軟件的網(wǎng)友都會碰到類似問題，我也一樣，當(dāng)時也花費了很多時間來處理關(guān)于動力學(xué)分析的這種問題（穿透；沙漏；沖擊；接觸；碰撞），因為用LS-DYNA軟件的網(wǎng)友基本上都是做動力學(xué)分析的。以前也在本論壇發(fā)表過一些關(guān)于這方面的文章，如果有網(wǎng)友還是存在疑惑，可以在本論壇搜索一下，應(yīng)該有助于理解和處理相關(guān)問題，給各位參考。
需要下載該資料的網(wǎng)友，可以到本論壇資料庫下載，
下載地址請鼠標點擊：
影響穿透的一些因素.pdf
穿透的可能解決方案.pdf
ANSYS Workbench汽車防撞梁碰撞仿真，附講解視頻及模型文件 ￥88
ANSYS Workbench防撞梁碰撞仿真指導(dǎo)手冊
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設(shè)計水平，具有極高參考價值，請合理使用文檔。涉及汽車防撞梁結(jié)構(gòu)的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結(jié)果處理等各個方面。設(shè)置方法程詳細，結(jié)果結(jié)果合理。相關(guān)復(fù)合材料鋪層均可使用該文檔方法設(shè)置完成。
附帶詳細講解視頻和案例模型
1. 概述
本手冊旨在指導(dǎo)用戶使用ANSYS Workbench進行防撞梁碰撞仿真分析。通過幾何處理、材料定義、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置、邊界條件定義、計算參數(shù)配置及結(jié)果分析等步驟，完成從建模到仿真的全流程操作。本手冊適用于結(jié)構(gòu)工程師、仿真分析師及相關(guān)技術(shù)人員。
2. 幾何處理
2.1 幾何導(dǎo)入
推薦使用SpaceClaim或DesignModeler (DM) 進行幾何前處理，二者在抽殼、幾何修復(fù)等操作中效率較高。也可選擇用其他三維CAD軟件（如SolidWorks、CATIA）導(dǎo)入幾何，但需確保導(dǎo)出格式兼容（如.stp、.igs）。
打開Workbench，進入Geometry模塊。右鍵點擊Import Geometry，選擇防撞梁模型文件（如.stp格式）。點擊Generate生成幾何體，雙擊進入該模塊，檢查模型完整性。也可以先打開該模塊，再導(dǎo)入幾何。
2.2 幾何簡化（抽殼）
防撞梁通常采用殼單元（Shell Element）簡化，以減少計算量。
操作步驟：在SpaceClaim/DM中選擇抽殼工具（Thin/Surface）。點擊目標面，設(shè)置厚度方向（例如3mm），生成殼模型。隱藏實體模型（快捷鍵F9），僅顯示殼結(jié)構(gòu)。
幾何檢查：切換至線框模式（Wireframe），檢查自由邊（紅色顯示）。
展開 
水稻谷粒與脫粒元件碰撞過程的接觸力學(xué)分析
針對中國水稻在機械化收獲過程中稻谷損傷嚴重，脫粒裝置的設(shè)計仍以經(jīng)驗為主等現(xiàn)狀，從碰撞的角度，建立了谷粒與脫粒元件接觸過程的位移量和最大壓力分布方程，并以釘齒脫粒滾筒為例，求得了稻谷產(chǎn)生應(yīng)力裂紋或破碎時稻谷與脫粒元件碰撞的臨界相對速度，室內(nèi)臺架試驗驗證了理論分析的正確性，為深入研究水稻谷粒與脫粒元件的相互作用、稻谷的脫粒損傷機理以及脫粒裝置的設(shè)計提供了理論依據(jù)
水稻谷粒與脫粒元件碰撞過程的接觸力學(xué)分析.pdf
workbench分析鉆柱與井壁的接觸碰撞行為
求workbench分析鉆柱與井壁接觸的動力學(xué)行為計算文件或算例！
汽車與行人腿部碰撞的仿真（免費領(lǐng) ：汽車碰撞精選資料合集）
這樣仿真既不失其真實性，又提高了運算速度。
3. 碰撞條件
本文按照GTR法規(guī)的沖擊測試要求進行仿真分析，根據(jù)法規(guī)要求，定義腿部沖擊器的速度為40km/h，碰撞角度為0°。碰撞位置取汽車的牌照中心。仿真模型在LS-DYNA中進行計算，計算時間為40ms。
4. 仿真結(jié)果分析
本文利用HyperView軟件對仿真結(jié)果進行后處理。HyperView是一個強大且全面的CAE仿真和試驗的后處理可視化環(huán)境，具有直觀的、高性能的圖形界面，能夠顯著降低工程分析的時間和成本。
HyperView可以直接輸出法規(guī)所考察的參數(shù)，即脛骨加速度、膝關(guān)節(jié)剪切位移和膝關(guān)節(jié)彎曲角度。通過比較，仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)具有較好的一致性，各參數(shù)之間的誤差分別為4.69%、9.91%、1.64%，如圖所示。以上分析結(jié)果表明，計算機仿真模擬能較好的反映腿部沖擊器與汽車的碰撞過程，能夠?qū)ν炔考跋リP(guān)節(jié)的損傷程度進行正確預(yù)測。
二、 結(jié)論
由以上分析結(jié)果可見，HyperWorks在汽車與行人腿部碰撞仿真分析中發(fā)揮了極大的作用。本文在其軟件支持下，應(yīng)用有限元法和計算機仿真模擬技術(shù)，對腿部沖擊器與汽車的碰撞過程進行模擬分析。其仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)有較好的一致性，為汽車與行人碰撞過程的研究提供了更有效更經(jīng)濟可行的方法。在新車開發(fā)設(shè)計階段，能夠正確預(yù)測整車的行人保護安全性能并為其性能優(yōu)化提供參考依據(jù)。
免費：汽車碰撞精選資料包
包含內(nèi)容：HyperWorks和LS-DYNA在汽車碰撞中的應(yīng)用（PDF+視頻+模型文件）、顯示非線性（沖擊、碰撞、流固耦合）、行人保護、正面碰撞實例、新能源汽車碰撞、約束系統(tǒng)...
展開 玻璃杯跌落仿真與車載導(dǎo)航屏碰撞仿真關(guān)系的研究 ￥10
三、由玻璃杯的跌落仿真拓展到車載導(dǎo)航屏的碰撞仿真
車載導(dǎo)航屏中的玻璃屏幕為鋼化玻璃，強度比普通玻璃高，但是參數(shù)的設(shè)置方式是一樣的，且同樣采用顯示動力學(xué)求解器，這里要注意的是，不同的碰撞預(yù)設(shè)初始速度，會導(dǎo)致碰撞時產(chǎn)生不同的最大接觸力。
四、結(jié)論
對于整體模型的能量平衡方程為
E|內(nèi)能+E|耗散能+E|動能-E|外力做功=constant
在上面分析模型中，外力做功為碰撞接觸力做的功。在分析系統(tǒng)中兩個相互作用的模型從接觸到破壞的碰撞過程中，系統(tǒng)的內(nèi)能不斷增大，而動能則在減小，最大的碰撞接觸力也將出現(xiàn)在該過程中的某個時刻，如下圖。當(dāng)內(nèi)能達到某個數(shù)值，模型破壞，內(nèi)能就停止增加，則動能也停止減少，系統(tǒng)的能量達到另一個平衡點。
系統(tǒng)的能量由開始的動能決定，如果系統(tǒng)開始時就采用質(zhì)量放大技術(shù)進行分析，則碰撞的最大力必定受到影響，且質(zhì)量放大系數(shù)越大，則碰撞的作用力就越大，因此，該碰撞系統(tǒng)不宜采用質(zhì)量縮放技術(shù)。該分析有別于像沖壓成型這樣的準靜態(tài)過程分析，因為準靜態(tài)過程中，系統(tǒng)的所有的動能轉(zhuǎn)化為成型后的內(nèi)能（塑性應(yīng)變能），且準靜態(tài)過程可以通過“E|動能”與“E|內(nèi)能”的比值來評價質(zhì)量縮放對分析精度的影響（通常比值<5%，且動能較為平滑而無較大波動情況，則認為質(zhì)量縮放對分析結(jié)果無影響）。
上圖中顯示，動能ALLKE始終大于內(nèi)能ALLIE，因此不能用E|動能”與“E|內(nèi)能”的比值來評價采用質(zhì)量縮放技術(shù)后的分析結(jié)果，也就是說該碰撞分析不宜采用質(zhì)量縮放技術(shù)。由于模型的網(wǎng)格細，單元尺寸很小，導(dǎo)致了顯示分析步的穩(wěn)定步長到達E-9級別，往往部分工程師或?qū)W生會直接采用質(zhì)量縮放技術(shù)，所以需要注意這一點。
展開 設(shè)計仿真 | Adams接觸定義指南（三）：接觸參數(shù)調(diào)試案例
具體的仿真結(jié)果如下。
圖4 接觸剛度力與阻尼力的占比關(guān)系以及滲透深度的曲線
調(diào)節(jié)好阻尼值后，從上圖的曲線結(jié)果可知，接觸力剛度力(9.27E6 N)與阻尼力(1.04E6 N)的比值為8.94:1，調(diào)試結(jié)果相對比較理想。
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步驟4 調(diào)節(jié)最大滲透深度
根據(jù)步驟3中計算的垂向接觸力，根據(jù)滲透深度計算的公式，再次計算接觸過程中的滲透深度。具體公式如下：
仿真的最大滲透深度為0.0033，相比于計算值相差不大，所以最大滲透深度不再需要調(diào)節(jié)。
列車脫軌碰撞仿真分析
列車和軌道接觸類型為自動面面接觸，其中靜摩擦系數(shù)為0.3，動摩擦系數(shù)為0.05。列車和防護墻的接觸類型為侵徹面面接觸（Eroding Surface to Surface），其中靜摩擦系數(shù)為0.3，動摩擦系數(shù)為0.15。建立的列車-防護墻碰撞模型如圖2所示。
圖2 列車-防護墻碰撞有限元模型
列車與混凝土防護墻發(fā)生碰撞的碰撞應(yīng)力云圖如圖3所示（單位為GPa），其中X方向為列車的行駛方向，X方向的力為防護墻對列車向后的阻力，Y方向的力為垂直于防護墻的橫向力，Z方向的力為防護墻對列車向上的作用力。列車與防護墻接觸碰撞，接觸部位碰撞力較集中，隨著列車繼續(xù)沿著防護墻擦撞前進，碰撞力傳遞到整個列車。整個碰撞過程碰撞力迅速增加，在35ms左右達到最大值489kN，隨著列車繼續(xù)行駛，車身吸收一部分能量，列車的運行軌跡和狀態(tài)發(fā)生變化，列車與截面混凝土防護墻發(fā)生碰撞的碰撞力時程曲線如圖4所示。
圖3 列車與防護墻碰撞應(yīng)力云圖
圖4 列車與混凝土防護墻碰撞力時程曲線
列車耐撞性已經(jīng)成為列車安全的一個關(guān)鍵指標，通過LS-DYNA有限元分析，可為列車被動安全性設(shè)計提供有力的支持。
參考文獻：
[1] Acram Abu-Odeh. Modeling and Simulation of Bogie Impacts on Concrete Bridge Rails using LS-DYANA[C]. 10th International LS-DYNA User Conference.
展開 房車優(yōu)化額頭模具碰撞仿真
本文以常見的旅居房車為研究對象，首先在SolidWorks上建立對應(yīng)的旅居房車三維模型，之后運HyperMesh軟件對其進行網(wǎng)格劃分、定義材料、鉸鏈創(chuàng)建、定義約束、定義接觸等有限元建模處理，并進行仿真模型的簡化。根據(jù)2018版C-NCAP正面碰撞規(guī)定，設(shè)定初速度設(shè)置為50km/h，即Ls-Dyna仿真中定義旅居房車的X-Velocity為13889mm/s。最后導(dǎo)出K文件類型，之后將該求解文件導(dǎo)入LS-DYNA中進行求解，對求解運算得到的d3plot文件利用HyperView進行查看。通過碰撞仿真分析，模擬旅居房車的正面碰撞過程，觀察車身變形、入侵量測量、受力情況等。進而對受力薄弱部位提出改進方案。經(jīng)過碰撞仿真與企業(yè)實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，車廂與額頭連接處應(yīng)力較為集中，其原因是制作額頭的模具出現(xiàn)了垂直角。在旅居房車因碰撞而使額頭因慣性力向前移動時，該直角部位將出現(xiàn)應(yīng)力集中。本次設(shè)計對該部位進行優(yōu)化，對優(yōu)化后的車廂在相同的條件下進行碰撞仿真，仿真結(jié)果表明優(yōu)化后的車廂能夠在旅居房車發(fā)生碰撞時避免強度失效發(fā)生的撕裂。
旅居房車碰撞結(jié)果分析
由本次設(shè)計所搭建的旅居房車有限元模型碰撞仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在旅居房車的碰撞過程中，車廂有兩處位置的應(yīng)力較為集中。經(jīng)過分析，此兩處的應(yīng)力來源于額頭以及額頭中重物的總慣性力產(chǎn)生的，因為額頭一般可以有一位成年人躺在里面，本次設(shè)計在額頭部分添加了一位成年人的質(zhì)量。如圖1中A、B兩點所示，其中A處甚至發(fā)生了斷裂，說明此處車廂與額頭位置的連接位置的設(shè)計不合理，需要對其車廂與額頭位置的連接位置進行重新設(shè)計。B處缺點明顯，額頭垂直部分的應(yīng)力集中位置存在尖角，構(gòu)件外形上產(chǎn)生了不合理，需要對該垂直部分的尖角進行重新設(shè)計。
展開 
整車碰撞仿真-03
-----------------僅用于學(xué)習(xí)交流，不用于營利
目前市面上整車碰撞仿真的資料和視頻比較多，其主要講述如何按照一定的步驟和流程進行整車碰撞模型的搭建及各工況下的仿真。然而，在整車碰撞仿真的工作中，我們在進行模型調(diào)整時會遇到各種各樣的問題，如何解決這些實際工作中遇到的問題顯得尤為重要。當(dāng)然提高自己這方面的能力，最直接最有效的辦法就是在項目實戰(zhàn)中不斷去調(diào)試、不斷去摸索、不斷去總結(jié)和積累經(jīng)驗。
本案例主要針對在整車碰撞仿真中調(diào)試和修改模型遇到的錯誤進行交流和總結(jié)，同時也希望從事這方面的工作者能夠一起在下方留言交流。本案例是一個持續(xù)的過程，在工作之余不斷更新！
最近在遇到的問題:在模型中發(fā)現(xiàn)前期在模型搭建的過程中好多件的材料和料厚不一樣，卻被放在同一個層。為了解決這個問題，便重新按照零件號、材料牌號、料厚重新建了component，也將對應(yīng)的網(wǎng)格移到新建對應(yīng)的component中，運行模型報了這些新component上焊點的負體積、及節(jié)點速度溢出錯誤。將單元移到部分component里面，于是我找到相應(yīng)的焊點實體單元刪掉了，對應(yīng)速度溢出的節(jié)點所在的焊點也刪除重新做，這部分解決，又將單元移到余下component里面運行模型發(fā)現(xiàn)錯誤還是會出現(xiàn)。后來找到問題的最終原因還是接觸沒有更新，焊點與白車身的接觸，當(dāng)我們新建component并將單元移動到新的component一定注意新建的component一定要在你建的biw對應(yīng)的set中進行重新更新。
總結(jié)：dyna中的錯誤類型比較多，但是好多問題就是單位制、網(wǎng)格質(zhì)量、接觸設(shè)置等方面的原因，尤其是接觸設(shè)置的問題。
展開 鋼管沖擊碰撞仿真分析
通過建立一個簡單點的方形結(jié)構(gòu)鋼材料在受重力沖擊時薄弱區(qū)域的變形模型，對重物沖擊下的受力變形進行分析，以及對類似情況進行歸納，可以演化出多種沖擊和跌落仿真模型。
仿真：通過建立Q235鋼的有限元模型，對方管受到重物沖擊碰撞時產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變情況以及材料薄弱位置行為進行分析。由于右側(cè)墻體視為剛性體，為了加速計算仿真結(jié)果，材料屬性進行簡化設(shè)置，分析步設(shè)置為顯示動力學(xué)分析，歷史輸出中主要是分析左側(cè)沖擊重物的位移和方管撞擊剛性墻時的沖擊力。在接觸屬性中，對分析中的剛體進行定義，對方管和左側(cè)重物之間進行綁定，對方管和右側(cè)剛性墻使用面面接觸屬性。由于是沖擊載荷，因此在載荷分析模塊中，除了定義邊界條件以外，還要在預(yù)定義場中定義初始的速度沖擊，通常在跌落和沖擊仿真中都是預(yù)定義場定義載荷。網(wǎng)格劃分就比較簡單了，兩個剛體進行簡化處理，方管進行sweep網(wǎng)格畫法，都做好就可以計算了。
分析：從圖中和視頻中可以看出來，左邊是建立的一個剛性面，這個剛性面既可以假設(shè)為一個墻體，也可以假設(shè)為是地面，右邊是一個200kg的重物，也可以假設(shè)為是運動中的汽車，此時中間的方形鋼管不能用來跳鋼管舞只能是受到擠壓作用產(chǎn)生形變，實際生活中也可能是汽車的框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)重物和鋼管接觸的一剎那，鋼管右端面處的應(yīng)力最大，并逐漸向左側(cè)移動，之后在左側(cè)撞到剛性墻體后應(yīng)力從左側(cè)向右側(cè)移動，并瞬間在中間某處處產(chǎn)生極大的應(yīng)力場，這個極大應(yīng)力位置取決于兩側(cè)應(yīng)力傳播的共同作用點，在這個作用點鋼管將承受不了應(yīng)力波而產(chǎn)生變形，當(dāng)變形發(fā)生后將徹底形成薄弱位置，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的失效。
展開 基于ADAMS 的碰撞仿真分析
碰撞仿真是一個很復(fù)雜的問題，在ADAMS 中進行碰撞仿真涉及到很多參數(shù)的定義、模型的準確建立等
問題。參數(shù)設(shè)置不準確，得出的結(jié)果便不精確，甚至?xí)?em>仿真失敗。本文以ADAMS 的碰撞仿真理論為基礎(chǔ)，
在綜合分析碰撞參數(shù)物理意義的基礎(chǔ)上。通過一對直齒圓柱齒輪的碰撞實例，分析了不同參數(shù)對仿真結(jié)果精
度的影響，得出了對碰撞參數(shù)的設(shè)置具有參考價值的結(jié)論。
基于ADAMS的碰撞仿真分析(1).pdf
基于ADAMS的碰撞仿真分析.pdf
展開 ANSYS/LS-DYNA薄壁方管碰撞仿真
文章來源： 吸能結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化設(shè)計
